JP2001295588A - シールド掘進機の添加材注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土砂流動性の悪いカッタヘッド中心部におけ
る土質を十分に改質することにより、カッタヘッド中心
部における掘削作業を向上させ、さらにはトンネル施工
の作業効率を向上させることができるシールド掘進機の
添加材注入装置を提供する。 【解決手段】 カッタヘッド２の中心部に複数のローラ
ビット２１を備えた第１のカッタ組立体を設けてなるシ
ールド掘進機において、第１のカッタ組立体を構成する
枠体２２とこの枠体２２に設けたローラビット２１との
間隙を通した添加材をカッタヘッド２の中心切羽側に注
入させる添加材注入口９を、カッタ組立体の背面側に配
置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機の
添加材注入装置に係り、更に詳しくは掘削土砂中に添加
材を注入するシールド掘進機の添加材注入装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機においては、掘削土砂の
排出効率を向上させるために、掘削土砂中に、その流動
性や不透水性を高めるための添加材を注入することが行
われている。

【０００３】その一方策として、例えば、特開平６−１
５８９９４号公報に記載されたものがある。この従来技
術は、シールド掘進機前部のカッタヘッド中心部におけ
るローラビットの周囲に、添加材注入口を配置して構成
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術は、
カッタヘッド中心部のローラビットで掘削した土砂を、
そのローラビットの背後に排出するようにしているた
め、添加材注入口をローラビットの周囲に配設せざるを
得ない構成になっている。

【０００５】一方、近年、シールド掘進機の掘削刃に対
する耐久性と組立性向上のために、カッタヘッドにカッ
タ組立体を装着可能とする方策が採られている。この構
成は、例えばカッタヘッドの中心部を通ってカッタヘッ
ドの外周部および固定した第１の支持枠体と、カッタヘ
ッド外周部との間に設けた複数の第２の支持枠体とをカ
ッタヘッドに設け、この第１の支持枠体の中心部、第１
の支持枠体の外周部、および第２の支持枠体の周部に複
数のローラビットを備えるカッタ組立体をそれぞれ装着
可能に設ける構成となっている。そして、この種のカッ
タ組立体においても、前述した従来技術のように、カッ
タ組立体の周囲に添加材注入装置を設けることが考えら
れる。

【０００６】しかしながら、前述したカッタ組立体は、
前述した耐久性、組立性向上の観点から、複数のローラ
ビットが箱型の枠体に組付けられているため、特にカッ
タヘッド中心部での掘削土砂は、カッタヘッド外周方向
への移動が少なくなり、その中心部に滞留する。その結
果、カッタヘッドの中心部においては、前述した添加材
注入口から洩出された添加材がカッタヘッド中心部の掘
削土砂中に十分に注入されないという憾みがある。

【０００７】このため、カッタヘッド中心部の掘削土砂
の改質が不十分となり、特にカッタヘッド中心部に位置
するローラビットの動作不良を招くという問題がある。

【０００８】本発明は、上述の問題点に鑑みなされたも
ので、カッタヘッド中心部の掘削土砂を十分に改質する
ことができるシールド掘進機の添加材注入装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、カッタヘッドの中心部に複数のローラビ
ットを備えたカッタ組立体を設けてなるシールド掘進機
において、前記カッタ組立体を構成する枠体とこの枠体
に設けたローラビットとの間隙を通した添加材を前記カ
ッタヘッドの中心切羽側に注入させる添加材注入口を、
前記カッタ組立体の背面側に配置したことを特徴とす
る。

【００１０】本発明によれば、カッタヘッドの中心部に
設けたカッタ組立体の枠体とローラビットの間隙から切
羽に対して添加材を添加するようにしたので、カッタヘ
ッド中心部の土砂の改質が十分に行われ、掘削土砂がロ
ーラビットに噛み込むことを防止することができる。よ
って、ローラビットの動作を良好にすることができ、そ
の結果として、トンネル施工作業の効率を向上させるこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を用い
て説明する。

【００１２】図１は、本発明の添加材注入装置の一実施
の形態を備えたシールド掘進機の縦断正面図で、この図
において、１はシールド本体、２はシールド本体１の前
部に回転可能に設けられたカッタヘッド、３はシールド
本体１に気密に設けた隔壁、４は隔壁３とカッタヘッド
２との間に画成されたチャンバで、このチャンバ４内は
掘削土砂が取り込まれて土圧が保持される。５は一端を
チャンバ４に臨ませ、他端をシールド本体１の後方に配
置したスクリューコンベアで、このスクリューコンベア
５はカッタヘッド２により掘削された土砂をシールド本
体１の後方に排出する。６はシールド本体１に支持さ
れ、カッタヘッド２を駆動させるためのカッタ駆動モー
タ、７はシールド本体１に支持され、シールド本体を推
進させる推進ジャッキ、８はトンネルを形成するセグメ
ントである。

【００１３】９はカッタヘッド２の背面に設けた添加材
注入口、１０は一端を添加材注入口９に固定した回転軸
で、この回転軸１０は軸受１１によって隔壁３に支持さ
れ、その他端はシールド本体１内に導入されている。１
２は回転軸１０の他端に設けたロータリジョイントであ
る。前述した回転軸１０は添加材をカッタヘッド２側の
中心部および外周部にそれぞれ供給する２つの流路（後
述）を有している。また、前述したロータリジョイント
１２は前述した回転軸１０内の２つの通路に図示しない
ポンプからの添加材をそれぞれ連通供給する。回転軸１
０内の１つの通路に連結した、添加材をカッタヘッド中
心部に供給する添加材注入口９については後述する。回
転軸１０内のもう１つの通路は、カッタヘッド２の背面
に配設した管路１３を通してカッタヘッド２の外周部に
設けた添加材注入装置１４に連通している。

【００１４】前述した添加材注入口９の詳細を説明する
に先立って、カッタヘッド２の構成を図１、図２を用い
て説明する。１５はカッタヘッド２の中心部に支持され
た第１のカッタ部、１６はカッタヘッド２の外周部にそ
れぞれ設けた第２のカッタ部である。この第１のカッタ
部１５は、後述する第１のカッタ組立体１７と第２のカ
ッタ組立体１８とをハブ１９により連結して形成されて
おり、また、第２のカッタ部１６は、第２のカッタ組立
体１８とディスクカッタ２０とをハブ１９により連結
し、若しくは２つの第２のカッタ組立体１８を連結して
形成されている。

【００１５】前述した第１のカッタ組立体１７、第２の
カッタ組立体１８は、それぞれ複数個のローラビット２
１と、このローラビット２１を支持する枠体２２とで構
成されており、図２に示すように、枠体２２とローラビ
ット２１の外周との間には、ローラビット２１の回転を
許容するための間隙２３が形成されている。この間隙２
３のうち、第１のカッタ組立体１７の間隙２３は添加材
の通路として併用される。

【００１６】次に、前述したカッタヘッド２の中心部に
設けた添加材注入装置の一実施の形態を図３を用いて説
明する。この図３において図１及び図２に示す符号と同
符号のものは同一部分である。ロータリジョイント１２
は、非回転部であるハウジング１２ａと、回転部として
の軸部１２ｂとから構成され、軸部１２ｂは、ハウジン
グ１２ａの内部に回転自在に嵌入される。１２ｃは、ハ
ウジング部１２ａの周壁に複数個形成され、不図示のポ
ンプからの添加材を送入するための入口部であり、この
入口部１２ｃは、軸部１２ｂ内に設けられた流体通路１
２ｄと同じ数だけ形成されている。また、回転軸１０に
は流体通路１２ｄと同じ数だけ流体通路１０ａが形成さ
れ、さらに添加材注入口９には、この流体通路１０ａと
管路１３とを接続する流体通路９ａが設けられている。

【００１７】さらに、添加材注入口９の詳細について図
４乃至図７を用いて説明すると、９ｂは流体通路１０ａ
から流入した添加材を添加する領域を拡大するための空
間部、９ｃは添加材の通過を許容するための複数個の開
口を有する鋼製の反転防止プレート、９ｄは中心部に十
字状のスリットを有する略円盤状の弾性板、９ｅは反転
防止プレート９ｃと弾性板９ｄとを押さえる押さえ金
具、そして９ｆはボルトである。弾性板９ｄの反切羽側
には、弾性板９ｄの反転方向を規制する反転防止プレー
ト９ｃが、一方、弾性板９ｄの切羽側には押さえ金具９
ｅがそれぞれ設けられており、押さえ金具９ｅ側からボ
ルト９ｆが挿入され、弾性板９ｄと反転防止プレート９
ｃが強固に固定されている。

【００１８】次に上述した本発明の装置の一実施の形態
の動作について説明する。

【００１９】図１に示すように、シールド本体１の前部
に回転可能に取り付けられているカッタヘッド２がカッ
タ駆動モータ６により回転駆動され、推進ジャッキ７が
セグメント８に反力を採りつつ伸長することにより、前
方の切羽を掘削しつつ、シールド本体１が推進する。こ
のとき、２つの入口部１２ｃにはそれぞれ不図示のポン
プにより添加材が注入され、一方の添加材は流体通路１
２ｄ、１０ａを介して添加材注入口９へと、そしてもう
一方の添加材は流体通路１２ｄ、１０ａ、９ａ、管路１
３を介して添加材注入口１４へと導かれる。

【００２０】添加材注入口１４へと導かれた添加材は、
図２に示すようにカッタヘッド２の外周部から切羽へ添
加される。カッタヘッド２は、回転しながら土砂を掘削
するため、カッタヘッド２の外周に対応する切羽につい
ては、この添加材注入口１４より添加された添加材によ
り掘削土砂が改質される。

【００２１】一方、添加材注入口９へと導かれた添加材
は、空間部９ｂにおいて添加材の添加面積を拡張した
後、反転防止プレート９ｃを介して弾性板９ｄに流入す
る。この弾性板９ｄでは、流入してきた添加材の圧力に
応じて弾性板９ｄに設けた十字状のスリットが開き、こ
の開口から添加材を第１のカッタ部１５のローラビット
２１の背面側に供給する。そして、ローラビット２１の
背面側に供給された添加材は、枠体２２とローラビット
２１の外周との間に設けられた間隙２３から洩出し、こ
の洩出した添加材がカッタヘッド２の中心部に対応する
切羽に対して添加される。なお、この添加材注入口９
は、反転防止プレート９ｃが弾性板９ｄの反切羽側への
反転を規制しており、切羽側から土砂水が逆流してきた
場合でも、内部空間に土砂水が流れ出さないように構成
されている。

【００２２】以上のように、本発明の実施の形態によれ
ば、カッタヘッド２の中心部に設けた第１のカッタ組立
体１７の背面側に添加材注入口９を配置して、第１のカ
ッタ組立体１７を構成する枠体２２とこの枠体２２に設
けたローラビット２１との間隙２３から、切羽に対して
添加材を添加するようにしたので、カッタヘッド２中心
部の土砂の改質が十分に行われ、掘削土砂がローラビッ
ト２１に噛み込むことを防止することができる。よっ
て、ローラビット２１の動作を良好にすることができ、
その結果として、トンネル施工作業の効率を向上させる
ことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明では、カッタヘッドの中心部に設
けたカッタ組立体の背面側に添加材注入口を設け、この
添加材注入口から洩出した添加材を枠体とローラビット
の間隙を介して切羽に添加するようにしたので、カッタ
ヘッド中心部の土砂の改質が十分に行われ、掘削土砂が
ローラビットに噛み込むことを防止することができる。
よって、ローラビットの動作を良好にすることができ、
その結果、トンネル施工作業の効率を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施の形態を備えたシールド
掘進機の縦断正面図である。

【図２】図１に示す本発明の装置の一実施の形態を備え
たシールド掘進機の前面図である。

【図３】図１に示す本発明の装置の一実施の形態を備え
たシールド掘進機を構成する回転軸の縦断平面図であ
る。

【図４】図３示す本発明の装置の一実施の形態を備えた
シールド掘進機を構成する回転軸におけるＡ部拡大図で
ある。

【図５】図４のV−V方向矢視から本発明の装置の一実施
の形態をみた断面図である。

【図６】図４のVI−VI方向矢視から本発明の装置の一実
施の形態をみた断面図である。

【図７】図４のVII−VII方向矢視から本発明の装置の一
実施の形態をみた断面図である。

【符号の説明】

２ カッタヘッド ９ 添加材注入口 １０ 回転軸 １７ カッタ組立体 ２１ ローラビット ２２ 枠体 ２３ 間隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタヘッドの中心部に複数のローラビ
   ットを備えたカッタ組立体を設けてなるシールド掘進機
   において、 前記カッタ組立体を構成する枠体とこの枠体に設けたロ
   ーラビットとの間隙を通した添加材を前記カッタヘッド
   の中心切羽側に注入させる添加材注入口を、前記カッタ
   組立体の背面側に配置したことを特徴とするシールド掘
   進機の添加材注入装置。
2. 【請求項２】 前記添加材注入口は、前記カッタヘッド
   中心部の背面側に固定した回転軸のカッタヘッド側端に
   設けたことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機
   の添加材注入装置。